Ако кажем, че осцилаторите са променили музикалното производство, няма да е пресилено. От раждането на звуковия синтез в началото на 20-ти век осцилаторите са в основата на повечето електронни музикални инструменти, определяйки начина, по който повечето от тях генерират звук.

Осцилаторите по принцип генерират сигналите, които създават мелодии, хармонии и текстури. За един продуцент разбирането на начина им на работа означава да може да създава уникални звуци, да се възползва максимално от своите синтезатори и плъгини и да овладее "магията", която се случва в електронните музикални инструменти.

Днес ще поговорим за всички осцилатори: какво представляват, каква е ролята им в музикалното производство и как можете да ги използвате, за да оформите звуковата си палитра.

Какво прави осцилаторът?

Накратко, електронните осцилатори издават звук чрез бързо превключване между две състояния. Те правят това, като генерират форма на вълната, която се зацикля с изключително висока скорост, за да се създаде определена височина. Подобно на вибриращата струна на акустичната китара, електронните схеми произвеждат форма на вълната, която може да бъде усилена, за да се създаде звук.

Изходът на осцилатора има три основни характеристики: честота, която определя височината на тона, амплитуда, която влияе на силата на звука, и форма на вълната, която влияе на тона.

Честотата е свързана с това колко бързо се движи звуковата вълна и се измерва в херцове (Hz). Когато честотата е висока, звукът звучи високо, а когато е ниска, звукът е по-дълбок.

Амплитудата определя силата на звука. Ако свирите по-силно на истински инструмент, звукът е по-силен, защото амплитудата е по-голяма. В електронната музика по-силните звуци са резултат от по-високи нива на напрежение.

И накрая, формата на вълната влияе върху качеството или тембъра на звука. Различните форми на звуковите вълни създават различни звуци. Въз основа на формите на вълната, които създават, можем да разделим осцилаторите на два вида: хармонични осцилатори (наричани още линейни осцилатори) и релаксиращи осцилатори.

Хармоничният осцилатор създава плавни и равномерни вълни, подобни на движението на люлка напред-назад. Те работят чрез преместване на енергия между две части, като индуктори и кондензатори в LC осцилатор или кварцови кристали в кристален осцилатор. Мислете за тях като за махало, което продължава да се люлее, защото непрекъснато споделя енергията си между две точки.

Често срещани видове хармонични осцилатори са LC осцилатори, RC осцилатори и кварцови кристални осцилатори. Те се използват в радиопредаватели, часовникови сигнали и изключително точни устройства като атомните часовници. Вълните, които произвеждат, са много чисти и стабилни.

От друга страна, релаксационните осцилатори създават вълни чрез зареждане и разреждане на части за съхранение на енергия, като например кондензатори. Вместо да създават гладки вълни, те генерират по-остри форми на вълните като квадратни вълни, вълни на пила или триъгълни вълни. Това е като ключ за осветление, който се включва и изключва бързо, създавайки бързи промени между високи и ниски състояния.

Осцилаторите за релаксация се намират в устройства като RC осцилатори, осцилатори с фазово изместване и осцилатори, управлявани с напрежение, използвани в синтезаторите.

Сега нека анализираме всеки тип форма на вълната.

Синусоидална вълна

Синусоидалната вълна е най-простата от всички форми на вълна, с една основна честота без хармоници.

Плавният му и чист тон не се отличава с богатството и сложността на други форми на вълната, поради което често се използва за меки и заоблени звуци като флейти, органи с рисунка и суббасови честоти.

Поради своята простота синусоидалната вълна обикновено се използва при адитивен синтез и синтез с честотна модулация, като се наслагват множество синусоиди с различни честоти.

Зъбчата вълна

Пилообразната вълна е една от най-хармонично богатите форми на вълна, като всички хармоници са обратно пропорционални на хармоничното им число.

Това означава, че с увеличаване на честотата на хармониката амплитудата ѝ намалява. Резултатът е ярък и леко суров звук, който често се среща при медни духови инструменти, струнни инструменти или изявени водещи тонове.

Тъй като вълната на пила включва всички хармонични обертонове, тя има естествено богат характер, който работи перфектно в субтрактивния синтез, където филтрирането може допълнително да регулира нейния тембър.

Квадратна вълна

Макар че по сила прилича на вълната на трион, квадратната вълна има уникална хармонична структура, като само нечетните хармоници са обратно пропорционални на техния хармоничен номер.

Това придава ясно изразен кух звуков подпис, който работи добре с кларинети, тръстикови инструменти и др. По-малкото хармонично съдържание на квадратната вълна я прави по-малко ярка от вълната с пила, но все пак достатъчно богата за водещи и басови звуци.

Триъгълна вълна

Подобно на квадратната вълна, триъгълната вълна съдържа само нечетни хармоници, но с много по-ниски амплитуди.

Намаляването на хармониците следва квадратна зависимост: третият хармоник е една девета от амплитудата на основния, петият е една двадесет и пета и т.н.

Резултатът е мек и мек тон, който наподобява синусоидална вълна, но с фин и бръмчащ край.

Импулсна вълна

Импулсната вълна е разновидност на квадратната вълна, при която може да се регулира съотношението между високите и ниските части на вълната. Тази промяна в симетрията променя хармоничното съдържание, като подчертава или премахва определени хармоници.

Перфектната квадратна вълна има работен цикъл 1:2, в който липсват четни хармоници, докато импулсната вълна с работен цикъл 1:3 премахва всички хармоници, които са кратни на три. Когато се комбинира с широчинно-импулсна модулация (ШИМ), така че работният цикъл да се променя динамично във времето, импулсната вълна се превръща в чудесен вариант за създаване на променящи се звукови пейзажи.

Как работи синтезаторът

Както може би вече сте се досетили, синтезаторът е комбинация от различни компоненти, които работят заедно, за да генерират и оформят звук. Обикновено тези компоненти са: осцилатори, филтри, генератори на облози, усилватели, управлявани с напрежение (VCA), нискочестотни осцилатори (LFO) и миксери.

Принципите, които определят всички хардуерни синтезатори, се основават на манипулирането на електронни сигнали. Нека разгледаме всички контролери, които оформят звука, идващ от синтезатора.

Ролята на осцилатора

Началната точка при формирането на звуци със синтезатор е веригата на електронния генератор, която разгледахме по-рано.

Електронният осцилатор е схема, която произвежда специфичен изходен сигнал: повтаряща се вълна, която се движи между две напрежения. Скоростта, с която се осъществява този цикъл (наречена честота на трептене), определя височината на звука, докато формата на вълната влияе на неговия тембър.

Концепцията на електронните осцилатори не се различава от тази на механичните осцилатори. Механичният осцилатор е система, която се движи напред-назад многократно, като превключва енергията между кинетична и потенциална форма. Чудесен пример за това е махалото в часовника, което се люлее благодарение на гравитацията.

Филтърът оформя хармоничното съдържание

След като формата на вълната е създадена, тя преминава през филтър, който премахва или подчертава определени честоти.

Филтърът има входен сигнал, изход и няколко контролни елемента за определяне на начина на обработка на звука.

Съществуват няколко вида филтри, но най-често срещаните са:

• Нискочестотният филтър позволява преминаването на по-ниски честоти, като същевременно заглушава по-високите.
• Високочестотният филтър премахва по-ниските честоти и оставя по-високите.
• Лентовият филтър изолира определен диапазон от честоти, като изключва високите и ниските честоти извън зададения диапазон.

Филтрите имат и резонансна честота, т.е. честотата, при която те усилват сигнала, а не го намаляват. Този контрол на резонанса подобрява точката на прекъсване и придава характер на звука.

Контролиране на амплитудата с VCA и генератора на облози

Синтезаторът се нуждае от начин за контрол на силата на звука. За това служат управляемият по напрежение усилвател (VCA) и генераторът на облози.

VCA е основно копче за регулиране на силата на звука, което регулира нивото на изходната честота въз основа на входящия управляващ сигнал.

Генераторът на пликове променя начина, по който се развива звукът. Най-разпространеният тип обвивка следва модела ADSR:

• Атака: Времето, необходимо на звука да се издигне от тишина до пълна сила.
• Затихване: Времето, необходимо на силата на звука да спадне от пиковата си стойност до нивото на устойчивост.
• Устойчивост: Нивото, при което звукът се задържа, докато се натиска клавиш.
• Освобождаване: Времето, за което звукът изчезва, след като клавишът е освободен.

По принцип, когато се натисне клавиш, клавиатурата изпраща два сигнала с напрежение: единият определя височината на звука, а другият е сигнал на гейта, който задейства генератора на обложки. След това обвивката управлява VCA, като влияе върху динамичната експресия на звука.

Модулация

Синтезаторите често разполагат с възможности за модулация, за да добавят движение и вариации в звука, като най-популярната от тях е нискочестотният осцилатор (LFO).

За разлика от първичната осцилаторна верига, която влияе на звуковия диапазон на чуваемите музикални ноти, LFO трепти в много по-нисък честотен диапазон (обикновено под 20 Hz).

Ето защо, вместо да произвеждат звукови тонове, LFO се използват за модулиране на други параметри, като например височината на звука (вибрато), амплитудата (тремоло) или честотата на прекъсване на филтъра (wah ефект).

Друга форма на модулация е честотната модулация (FM синтез), при която един осцилатор (модулаторът) променя честотата на друг осцилатор (носещият), като по този начин създава по-артикулирани тембри.

Цифров и аналогов синтез

Въпреки че винтидж синтезаторите използват аналогови осцилатори и схеми, съвременните синтезатори често могат да пресъздадат същия ефект цифрово.

Цифровата верига представя звука като цифрови стойности, които се обработват от алгоритъм, преди да бъдат преобразувани обратно в аналогов сигнал чрез цифрово-аналогов преобразувател (ЦАП).

Някои синтезатори съчетават аналогови и цифрови компоненти и въпреки популярността на цифровия синтез, аналоговите синтезатори все още са търсени заради топлината и органичните несъвършенства на аналоговите компоненти, като резонансни честотни филтри и осцилиращи вериги.

Продължава да се обсъжда дали VST плъгините могат да пресъздадат напълно звука на аналоговите синтезатори. В опита си на музикант съм попадал на много феноменални плъгини, които звучат точно като оригиналните синтезатори. Всъщност те едва се различаваха от истинските, но свиренето на действителния хардуер предлага по-практично преживяване, особено при изпълнение на живо.

Въпреки това VST плъгините обикновено струват малка част от хардуера, от който са вдъхновени, така че определено трябва да ги вземете предвид, особено ако току-що сте навлезли в света на звуковия синтез.

Крайният път на сигнала

В обобщение, стандартният субтрактивен синтезатор следва този път на сигнала:

1. Осцилаторът генерира форма на вълна с постоянна амплитуда и изходен сигнал.
2. Филтърът оформя хармоничното съдържание, като намалява или увеличава честотите.
3. Генераторът на обвивки и VCA контролират как звукът се променя с течение на времето.
4. Източникът на модулация, като например LFO или осцилатор с фазово изместване, добавя движение към звука.
5. Крайният сигнал се изпраща към смесител, радиопредавател или аудиочестотно оборудване.

Излишно е да казвам, че много синтезатори могат да правят много повече от това.

Много синтезатори от висок клас разполагат с повече възможности за модулация, като например фазово заключени контури, осцилатори с обратна връзка, кварцкристални осцилатори, опции за семплиране, както и радиочестотни осцилатори.

Използване на звуков синтез за създаване на нов инструмент

Звуковият синтез предлага на музикантите и продуцентите възможността да създават нови инструменти от нулата. В този раздел ще разгледаме как да използвате звуков синтез за създаване на нов инструмент, независимо дали използвате истински синтезатор или плъгин.

В основата на характера на всеки електронен инструмент е неговата форма на вълната и именно оттам трябва да започнете, когато създавате новия си звук. Различните форми на вълната създават уникални тонални качества, като влияят на това колко ярък, топъл или суров е звукът.

Въз основа на свойствата на всяка форма на вълна изберете една от тях според ролята, която инструментът ви ще играе в звуковия пейзаж, който изграждате. След това използвайте другите компоненти, предлагани от синтезатора, като филтри, генератори на обвивки и настройки за модулация, за да оформите крайния звук.

Опитайте се например да създадете прост субтрактивен синтезатор. Регулирането на настройките на филтъра и на обвивката, които управляват атаката, разпадането, поддържането и освобождаването на звука, може да промени дългия и продължителен звук на пада в кратко и ударно дръпване.

Или си представете, че започвате с основен пресет за акордеон в синтезатор. Когато изключите всички допълнителни осцилатори, нискочестотни осцилатори (LFO) и вибрато, звукът значително се опростява. Чрез изсветляване на филтъра и скъсяване на настройките на обвивката на усилвателя можете да трансформирате подложката в остър звук на удар.

Дори квадратната форма на вълната, която често се използва за създаване на ярки и смели звуци, може да се превърне в нещо съвсем различно. С някои корекции на границата на филтъра и по-дълга настройка на обвивката квадратната вълна може да послужи като основа за мек ембиънт пад.

За да създадете уникални звуци, трябва да разберете напълно характеристиките на основните форми на вълната. Чрез смесване на различни форми на вълната с различна сила на звука можете да създавате сложни и завладяващи звукови пейзажи.

Лидове

Като говорим за ролята на създавания инструмент, не забравяйте, че водещите инструменти трябва да имат звукови характеристики, които да ги открояват, когато се смесват с останалата част от песента.

В зависимост от избраната форма на вълната и обработка водещите звуци могат да бъдат пронизващи, меки, гладки или агресивни. Обикновено оловната вълна с квадратна форма и отворен филтър осигурява класически и мощен синтетичен звук, докато оловната вълна с триъгълна форма може да помогне за създаването на ефект, наподобяващ повече флейта.

Водещата вълна на пила може да ви помогне да създадете богат и плътен тон, който се вписва добре в повечето електронни жанрове. Чрез смесването на синусоидални и квадратни вълни можете да добавите заобленост към изсвирените водещи, като същевременно добавите шумови елементи, които могат да придадат по-груб характер на звука ви.

Бас линии

Особено в електронния и хип-хопа синтезаторите се използват за генериране на уникални басови звуци. И тук отново възможностите са безкрайни.

За фини и дълбоки баси най-добрият вариант е обикновена синусоидална вълна, тъй като тя естествено създава плавен звук на ниските честоти. От друга страна, ако търсите киселинен бас, синусоидална или квадратна вълна, комбинирана с добавен резонанс и модулация на филтъра, създава класическия киселинен звук, напомнящ за емблематичния Roland TB-303.

Можете също така да създадете тежък басов тон чрез смесване на пилови и квадратни вълни, понякога подкрепени от синусоидална вълна, за да му придадете по-голяма дълбочина. Мекият бас може да се създаде с помощта на триъгълна вълна, която има по-естествено и по-малко синтетично звучене.

Подложки

Падовете са фоновият звук, който придава на песента атмосфера и ритъм. Обикновено те имат бавно нарастване и затихване, като създават многопластов звук, който придвижва песента напред.

Когато създавате подложки, видът на формата на вълната, която избирате, е важен, но начинът, по който я настройвате и филтрирате, е това, което наистина прави разликата.

Квадратните и импулсните вълни могат да звучат малко като дървени духови инструменти или струнни инструменти, докато пиловите вълни могат да помогнат за създаването на по-обгръщащ звук. Триъгълните вълни имат меко и мечтателно качество, а синусоидалните вълни добавят дълбоко богатство към звуковата текстура.

Използването на по-дълги настройки за звука и намаляването на високите честоти ви помага да създадете настроение на подложката. Дори по-ярките форми на вълната могат да бъдат изгладени с внимателно филтриране и реверберация, което ги прави по-лесни за ушите.

Как да създаваме синтетични звуци

Истинското вълшебство се случва, когато започнете да експериментирате.

Независимо дали използвате хардуерен синтезатор, или VST плъгин, разбирането на работата на осцилаторите ще ви позволи да създавате звуци, които съществуват само в ума ви.

Не става дума за произволно завъртане на копчетата и надежда, че ще се случи нещо интересно; става дума за това да знаете какво се случва под капака и как различните видове осцилатори, вериги и форми на вълната си взаимодействат, за да оформят звука.

Откъде да започнете? Отговорът е прост: генерирайте осцилиращ сигнал, който произвежда звукови вълни. Този сигнал е в основата на всеки синтезаторен пач и се предлага в различните форми, които обсъдихме.

Чудесен начин за практикуване е използването на осцилатор, управляван с напрежение (VCO). Тези осцилатори ви позволяват да регулирате изходната честота с помощта на управляващо напрежение, което ви дава възможност за практическо изследване на звуковия дизайн.

Започнете с избор на синусоидална вълна, която няма допълнителни хармоници. След това преминете към квадратна вълна, която внася нечетни хармоници, и опитайте да промените работния цикъл, за да създадете импулсни вълни и да чуете как различните съотношения влияят на тона.

Сега е време да разгледаме осцилаторите с обратна връзка и осцилаторите с фазово изместване. Тези инструменти могат да внасят както фини, така и екстремни промени в звука, като подават изходния сигнал обратно във веригата на осцилатора. Можете да използвате тази техника, за да създадете всичко - от плавни вибрационни ефекти до по-хаотични текстури.

Друг важен аспект, който трябва да се разбере, е как работят осцилаторните вериги в различните дизайни на синтезатори. Някои синтезатори използват LC осцилатори, които разчитат на индуктори и кондензатори, за да генерират трептения, докато други използват кристални осцилатори, които осигуряват ултрастабилни честоти, използвайки кварцови кристали.

Те често се срещат в цифровите синтезатори, осцилаторите с фиксирана честота и радиочестотните осцилатори за радиопредаватели и приемници. Стабилността на осцилатора определя колко стабилна остава височината на звука.

След като усвоите основите, можете да експериментирате с фазово заключени контури (PLL) и релаксиращи осцилатори. PLL ви дават по-голям контрол на честотата чрез заключване към входната честота, което ги прави полезни при синхронизиране на осцилатори в модулни конфигурации.

От друга страна, осцилаторите за релаксация създават несинусоидални форми на вълната чрез бързо зареждане и разреждане на кондензатори, което е най-добрият вариант, когато се опитвате да създадете ударни звуци.

В крайна сметка колко добър сте в програмирането на синтезатори ще се определи от това колко умело оформяте изхода на осцилатора с помощта на филтри и модулация.

Опитайте да прекарате осцилиращия сигнал през нискочестотен филтър, за да изгладите острите обертонове, или използвайте високочестотен филтър, за да изтъните басов звуков ефект. Модулирайте прекъсването на филтъра с LFO (нискочестотен осцилатор), за да постигнете ефект на колебание, или използвайте генератор на обложки, за да създадете динамични вълни и тласъци.

За да навлезете по-дълбоко в поведението на осцилатора, научете повече за положителната обратна връзка и циклите на обратна връзка в синтезатора. Например увеличаването на обратната връзка във веригата за забавяне може да превърне обикновения звук в развиваща се текстура. Или използването на резонансно повишаване на честотата може да подчертае определени хармоници, създавайки хлътнал синтетичен звук, който може да работи добре с водещи.

И накрая, когато работите с цифрови синтезатори, може да се сблъскате с термини като тактова честота, тактов сигнал и тактови импулси. Тези термини се отнасят до синхронизацията на осцилатор в електронна схема, която помага на синхронизатора да се синхронизира с други елементи.

Практика за създаване на звуци

Един от най-добрите начини да се упражнявате да създавате синтезаторни звуци е да пресъздавате познати инструменти, като използвате само основни форми на вълната. Започнете с обикновена синусоидална вълна и вижте дали можете да я оформите като звук на флейта с помощта на обложка и малко вибрато. След това вземете вълна на пила и създайте месингов синтезатор, като добавите филтърна обвивка и малко разстройване.

Много синтезатори имат вградени визуализатори на изходната форма на вълната, които ви позволяват да видите как се променят формите на вълната при промяна на параметрите. Наблюдението на това как квадратната вълна се превръща в зъбчата вълна с малко филтриране може да промени разбирането ви за синтеза.

В крайна сметка овладяването на звуковия дизайн на синтезатора се състои в практикуване на използването на конкретния инструмент, с който разполагате.

Не губете времето и парите си за закупуване на скъпи синтезатори, които можете да модулирате безкрайно, а инвестирайте време и енергия, за да научите всичко за всеки синтезатор, който имате у дома или в DAW. Отделете време, за да си поиграете с различни осцилаторни схеми в синтезатора и да видите как те влияят на звука. Изпробвайте ефекта на променливите кондензатори върху честотната характеристика и се опитайте да изтласкате възможностите на вашия синтезатор до краен предел.

Няма значение дали работите с аналогов хардуер, или с цифрови плъгини; тайната е да изследвате, настройвате и експериментирате, докато намерите звуците, които идеално пасват на вашата песен.

Заключителни мисли

Надявам се, че това ръководство ще ви помогне да се възползвате максимално от вашия синтезатор!

Не забравяйте, че макар всички синтезатори да имат общи черти, всеки от тях има свой собствен звуков почерк, което означава, че едни и същи звуци, манипулирани от различни синтезатори, ще създават различни звукови пейзажи.

Отделете време не само да разберете как всеки инструмент влияе на звука, но и как различните форми на вълната и ефектите се съчетават помежду си. За да създадете сложни звукови текстури, трябва да знаете как да напластявате звука последователно, за да създадете поглъщащо звуково изживяване.

И накрая, възползвайте се от безбройните уроци, които можете да намерите онлайн. Който и синтезатор да решите да използвате, почти съм сигурен, че ще намерите множество ревюта и видеоклипове, които ще ви обяснят как да извлечете максимума от инструмента си.

Успех и творчество!